利用沸騰爐反應器生產硫酸鉀的裝置與方法
【專利摘要】本發明提供了一種利用沸騰爐反應器生產硫酸鉀的裝置及方法，裝置主要由氯化鉀給料裝置、氯化鉀預熱器、沸騰爐反應器、硫酸預熱器、熱風爐和風機構成，所述氯化鉀給料裝置通過氯化鉀輸送器與氯化鉀預熱器相連，所述氯化鉀預熱器與沸騰爐反應器相連，所述硫酸預熱器與沸騰爐反應器相連，所述沸騰爐反應器通過管路與熱風爐和風機相連。本發明設備腐蝕輕，產量大，質量高且穩定，達到了節能降耗的目的。
【專利說明】利用沸騰爐反應器生產硫酸鉀的裝置與方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種采用以氯化鉀和硫酸為原料生產硫酸鉀的沸騰爐技術裝置與方 法，【技術領域】是無機鹽工業和化肥工業。
【背景技術】
[0002] 硫酸鉀是一種無氯鉀肥，主要用在忌氯的經濟作物上，例如：蔬菜、水果、煙草、茶 葉和蠶桑等農作物。硫酸鉀的主要生產方法有：海湖鹽齒水制取硫酸鉀、鉀鹽礦石制取硫酸 鉀、氯化鉀與硫酸鹽復分解轉化法、氯化鉀硫酸轉化法等，而其中氯化鉀硫酸轉化法是生產 硫酸鉀的重要方法，其代表方法為曼海姆法。
[0003] 曼海姆法采用氯化鉀和硫酸為原料，通過燃燒水煤汽、液化氣、重油等手段提供 500-60(TC高溫反應生產硫酸鉀，該方法是制取硫酸鉀工藝技術最成熟的生產方法，技術 可靠，工藝過程較為簡單，主要設備是曼海姆爐，利用該法生產的硫酸鉀占世界硫酸鉀 總產量的70%以上。《一種生產硫酸鉀的反應爐》（中國專利，申請號：01243499X)提供了 一種以硫酸和氯化鉀為原料生產硫酸鉀的反應爐，該反應爐是以曼海姆（Mannheim)法為基 礎，在高溫下讓氯化鉀與硫酸反應生產硫酸鉀，可以用煤氣、天然氣、重油等作為熱源。但曼 海姆法存在反應需在在高溫強酸的條件下進行，能源消耗大，設備腐蝕嚴重，維修量大，反 應時間長，擴大單爐生產能力困難等問題。
[0004] 近年來公開了多個低溫轉化法的專利，《生產硫酸鉀的新工藝及主要設備配置》 (中國專利，申請號=991166213)、《一種工業化低溫連續生產硫酸鉀的方法》（中國專利，申 請號：2011103991549)、《一種液相萃取制備硫酸鉀聯產氯化銨的方法》（中國專利，申請號： 2008101890255)、《轉化反應法生產硫酸鉀》（中國專利，申請號：941184676)、《低溫生產硫 酸鉀新工藝》（中國專利，申請號=941130606)、《用氯化鉀與硫酸液相轉化制備硫酸鉀的方 法》（中國專利，申請號=931077818)、《反應萃取結晶一步法生產硫酸鉀的方法》（中國專利， 申請號：200710114514X)等，則提供了以硫酸和氯化鉀為原料，在常溫下或低溫條件下生產 硫酸鉀的方法。以上方法或存在工藝過程復雜，生產成本高，或存在使用有機有害溶劑，對 環境造成危害等問題。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種以氯化鉀和硫酸為原料大規模生產硫酸鉀的沸騰爐工 藝裝置與方法，本發明采用沸騰爐化學反應的新工藝，從而使設備腐蝕減輕，維修量減小， 可以大大提高單爐生產能力，達到節能降耗的目的。
[0006] 本發明的技術方案： 利用沸騰爐反應器生產硫酸鉀的裝置，其主要由氯化鉀給料裝置、氯化鉀預熱器、沸騰 爐反應器、硫酸預熱器、熱風爐和風機構成，所述氯化鉀給料裝置通過氯化鉀輸送器與氯化 鉀預熱器相連，所述氯化鉀預熱器與沸騰爐反應器相連，所述硫酸預熱器與沸騰爐反應器 相連，所述沸騰爐反應器通過管路與熱風爐和風機相連。
[0007] 前面所述的裝置，優選的方案是，所述氯化鉀料給料裝置由氯化鉀料倉、氯化鉀輸 送器構成，所述氯化鉀料倉通過氯化鉀輸送器與氯化鉀預熱器相連接。
[0008] 前面所述的裝置，優選的方案是，所述氯化鉀預熱器，內襯耐磨防護層，外裝保溫 層；內裝有氣體分布管，上開有氯化氫氣體出口，下裝有氯化鉀計量輸送器。
[0009] 前面所述的裝置，優選的方案是，所述沸騰爐反應器，內襯耐磨防護層，外裝保溫 層，底部有熱風入口，下部側面有硫酸鉀出口，上部側面有氯化氫氣體出口，氯化氫氣體出 口與氯化鉀預熱器內的氣體分布管相連。
[0010] 前面所述的裝置，優選的方案是，所述的硫酸預熱器連接有硫酸霧化器。
[0011] 前面所述的裝置，優選的方案是，所述的熱風爐熱風出口與沸騰爐反應器下部的 熱風入口相連。
[0012] 前面所述的裝置，優選的方案是，所述風機為羅茨風機。
[0013] 本發明還提供了利用沸騰爐反應器生產硫酸鉀的方法，氯化鉀料給料裝置氯化鉀 料倉中的氯化鉀經氯化鉀料倉下部的氯化鉀輸送器送入氯化鉀預熱器，在氯化鉀預熱器中 預熱后由氯化鉀預熱器下部的氯化鉀計量輸送器計量送入沸騰爐反應器；經過計量的硫 酸進入硫酸預熱器預熱后，由硫酸霧化器霧化送入沸騰爐反應器熱風入口，隨熱風進入沸 騰爐反應器；進入反應爐的氯化鉀與硫酸氣體在高溫下反應生成硫酸鉀和氯化氫，生成的 硫酸鉀從沸騰爐反應器下部側面硫酸鉀出口排出，生成的氯化氫氣體從沸騰爐反應器上部 側面的氯化氫出口排出進入氯化鉀預熱器內的氣體分布管，然后從氣體分布管上的氣體噴 口進入氯化鉀料床并從氯化鉀預熱器的氯化氫氣體出口排出輸送至制酸工序進行冷卻、吸 收，生成工業鹽酸。
[0014] 前面所述的方法，優選的方案是，氯化鉀和硫酸用量的重量比為0. 85-0. 95: 0.55-0. 65 (優選的，氯化鉀和硫酸用量的重量比為0.91: 0.61)。
[0015] 前面所述的方法，優選的方案是，熱風爐熱風溫度控制在800°C -1000°c，沸騰爐 反應器溫度控制在600°C _650°C。
[0016] 前面所述的方法，優選的方案是，所用硫酸選用質量濃度為93%-98%的工業硫酸 (優選質量濃度為98%的工業硫酸)。
[0017] 前面所述的方法，優選的方案是，硫酸預熱器硫酸出口溫度控制在200°C ~260°C。
[0018] 前面所述的方法，優選的方案是，所用氯化鉀的氧化鉀含量大于60%。
[0019] 本發明的技術優勢體現在： 1、 設備腐蝕減輕，維修量減小； 2、 單套設備生產產量大，達到了節能降耗的目的； 3、 生產過程無廢水、廢氣、固體廢棄物排放，對環境無危害。
[0020] 請在此補充有關技術優勢的內容，要有針對性的對照【背景技術】中引證的文獻闡 述。
[0021] 所得硫酸鉀產品質量和預期產量與目前廣泛采用的曼海姆法的對比。由此，本發 明產品質量高且穩定，生產產量大。此外，本發明設備腐蝕減輕，維修量減小，達到了節能降 耗的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發明方法的工藝流程圖， 圖2是本發明裝置的示意圖。
[0023] 其中：1、氯化鉀料倉；2、氯化鉀預熱器；3、沸騰爐反應器；4、硫酸預熱器；5、熱風 爐；6、風機；7、氯化鉀輸送器；8、氣體分布管入口；9、氯化氫氣體出口；10、氣體分布管； 11、氣體噴口；12、氯化鉀計量輸送器；13、氯化氫氣體出口；14、硫酸鉀出口；15、熱風入口； 16、硫酸入口；17、硫酸霧化器；18、熱風輸送管；19、空氣輸送管。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合實施例和附圖詳細說明本發明的技術方案，但保護范圍不被此限制。
[0025] 實施例1 一種沸騰爐工藝生產硫酸鉀的裝置與方法，其裝置主要由氯化鉀料給料 裝置、氯化鉀預熱器（2)、沸騰爐反應器（3)、硫酸預熱器（4)、熱風爐（5)等裝置構成。氯化 鉀給料裝置由氯化鉀料倉（1)、氯化鉀輸送器構成（7)組成，氯化鉀料倉（1)通過氯化鉀輸 送器（7)與氯化鉀預熱器（2)相連接；氯化鉀預熱器（2)內襯耐磨防護層，外裝保溫層，內裝 有氣體分布管（10)，上開在氯化氫氣體出口（9)，下裝有氯化鉀計量輸送器（12)，氣體分布 管（10)上安裝有氣體噴口（11);沸騰爐反應器（3)內襯耐磨防護層，外裝保溫層，底部有熱 風入口（15)，下部側面有硫酸鉀出口（14)，上部側面有氯化氫氣體出口（13)，氯化氫氣體 出口（ 13)與氯化鉀預熱器（2)內的氣體分布管（10)相連；硫酸預熱器（4)連接有硫酸霧化 器（17)，將預熱的硫酸霧化送入沸騰爐反應器熱風入口（ 15);熱風爐（5)熱風出口與沸騰 爐反應器（3)下部的熱風入口（15)相連，熱風爐（5)所需空氣由風機（6)輸送。
[0026] 利用本發明裝置進行硫酸鉀生產的方法如下： 氯化鉀料倉（1)中的氯化鉀經氯化鉀料倉下部的氯化鉀輸送器（7 )送入氯化鉀預熱器 (2) ，在氯化鉀預熱器（2)中預熱后由下部的氯化鉀計量輸送器（12)計量送入沸騰爐反應 器（3)。經過計量的硫酸經硫酸預熱器（4)上的硫酸入口（16)進入硫酸預熱器（4)預熱后， 由硫酸霧化器（17)霧化送入沸騰爐反應器（3)的熱風入口（15)，隨熱風進入沸騰爐反應器 (3) 。進入沸騰爐反應器（3)的氯化鉀與硫酸氣體在高溫下反應生成硫酸鉀和氯化氫，生成 的硫酸鉀從沸騰爐反應器（3)下部側面硫酸鉀出口（14)排出，生成的氯化氫氣體從沸騰爐 反應器（3)上部側面的氯化氫出口（13)排出進入氯化鉀預熱器（2)內的氣體分布管（10)， 然后從氣體分布管（10)上的氣體噴口（11)進入氯化鉀料床并從氯化鉀預熱器（2)的氯化 氫氣體出口（9)排出輸送至制酸工序進行冷卻、吸收，生成31%的工業鹽酸。
[0027] 氯化鉀和硫酸的重量比為0.85: 0.56。所用硫酸選用質量濃度為98%的工業硫 酸。所用氯化鉀的氧化鉀含量大于62%。熱風爐出口溫度控制在900°C。
[0028] 實施例2 -種沸騰爐工藝生產硫酸鉀的裝置與方法，裝置與方法步驟仍可參照實 施例1。不同的是，氯化鉀和硫酸用量的重量比為0.85: 0.58,所用硫酸選用質量濃度為 93%的工業硫酸，熱風爐出口溫度控制在850°C。
[0029] 實施例3 -種沸騰爐工藝生產硫酸鉀的裝置與方法，裝置與方法步驟仍可參照實 施例1。不同的是，氯化鉀和硫酸用量的重量比為0.90: 0.62,所用硫酸選用質量濃度為 96%的工業硫酸，所用氯化鉀的氧化鉀含量大于60%，熱風爐出口溫度控制在950°C。
[0030] 下表為本發明實施例1所得硫酸鉀產品質量和預期產量與目前廣泛采用的曼海 姆法的對比。由此，本發明產品質量高且穩定，生產產量大。此外,本發明設備腐蝕減輕，維 修量減小，達到了節能降耗的目的。
【權利要求】
1. 利用沸騰爐反應器生產硫酸鉀的裝置，其特征是，主要由氯化鉀給料裝置、氯化鉀預 熱器、沸騰爐反應器、硫酸預熱器、熱風爐和風機構成，所述氯化鉀給料裝置通過氯化鉀輸 送器與氯化鉀預熱器相連，所述氯化鉀預熱器與沸騰爐反應器相連，所述硫酸預熱器與沸 騰爐反應器相連，所述沸騰爐反應器通過管路與熱風爐和風機相連。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特征是，所述氯化鉀料給料裝置由氯化鉀料倉、氯化 鉀輸送器構成，所述氯化鉀料倉通過氯化鉀輸送器與氯化鉀預熱器相連接。
3. 根據權利要求1所述的裝置，其特征是，所述氯化鉀預熱器，內襯耐磨防護層，外裝 保溫層；內裝有氣體分布管，上開有氯化氫氣體出口，下裝有氯化鉀計量輸送器。
4. 根據權利要求1所述的裝置，其特征是，所述沸騰爐反應器，內襯耐磨防護層，外裝 保溫層，底部有熱風入口，下部側面有硫酸鉀出口，上部側面有氯化氫氣體出口，氯化氫氣 體出口與氯化鉀預熱器內的氣體分布管相連。
5. 根據權利要求1所述的裝置，其特征是，所述的硫酸預熱器連接有硫酸霧化器。
6. 根據權利要求1所述的裝置，其特征是，所述的熱風爐熱風出口與沸騰爐反應器下 部的熱風入口相連。
7. 根據權利要求1所述的裝置，其特征是，所述風機為羅茨風機。
8. 根據權利要求1-7任一裝置生產硫酸鉀的方法，其特征是，氯化鉀料給料裝置氯化 鉀料倉中的氯化鉀經氯化鉀料倉下部的氯化鉀輸送器送入氯化鉀預熱器，在氯化鉀預熱器 中預熱后由氯化鉀預熱器下部的氯化鉀計量輸送器計量送入沸騰爐反應器；經過計量的硫 酸進入硫酸預熱器預熱后，由硫酸霧化器霧化送入沸騰爐反應器熱風入口，隨熱風進入沸 騰爐反應器；進入反應爐的氯化鉀與硫酸氣體在高溫下反應生成硫酸鉀和氯化氫，生成的 硫酸鉀從沸騰爐反應器下部側面硫酸鉀出口排出，生成的氯化氫氣體從沸騰爐反應器上部 側面的氯化氫出口排出進入氯化鉀預熱器內的氣體分布管，然后從氣體分布管上的氣體噴 口進入氯化鉀料床并從氯化鉀預熱器的氯化氫氣體出口排出輸送至制酸工序進行冷卻、吸 收，生成工業鹽酸。
9. 根據權利要求8所述的方法，其特征是，氯化鉀和硫酸用量的重量比為0. 85-0. 95: 0.55-0. 65 (優選的，氯化鉀和硫酸用量的重量比為0.91: 0.61)。
10. 根據權利要求8所述的方法，其特征是，熱風爐熱風溫度控制在800°C -1000°C，沸 騰爐反應器溫度控制在600°C _650°C。
【文檔編號】C01D5/02GK104291361SQ201410574458
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月24日 優先權日:2014年10月24日
【發明者】孫愛玲, 柳仁民 申請人:聊城大學